趙敏捷 夏晨宇 王磊 陳曉軍 白雨萌 趙林旋

摘 要：在信息時代下，構(gòu)建系統(tǒng)化的機(jī)場智能網(wǎng)設(shè)備，能夠滿足整個機(jī)場運行的海量數(shù)據(jù)存儲，滿足各樣式電子產(chǎn)品的對接和信息數(shù)據(jù)的共享交流，還能夠為機(jī)場的正常運行提供穩(wěn)定、高速率的網(wǎng)絡(luò)接口。這一切都是基于NB-IoT技術(shù)展開設(shè)計和實現(xiàn)的。文章就具體如何借助NB-IoT技術(shù)展開系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為全國各地的機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)研發(fā)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：NB-IoT技術(shù);機(jī)場智能網(wǎng)關(guān);設(shè)計;實現(xiàn)

NB-IoT技術(shù)是窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建成，其構(gòu)建基于無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具有速率高、成本低、功耗低和架構(gòu)優(yōu)等特點，在機(jī)場的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)中，NB-IoT技術(shù)能夠協(xié)助機(jī)場自動化管理系統(tǒng)模式形成相應(yīng)的系統(tǒng)平臺，同時還能夠提供一些具有NB-IoT網(wǎng)關(guān)特點的硬件和軟件，共同組建成一個智慧機(jī)場網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。

1? ? 基于NB-IoT機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)的框架設(shè)計與實現(xiàn)

智慧機(jī)場的構(gòu)建需要滿足機(jī)場各種大型設(shè)備的運行，滿足機(jī)場巨大人流量信息的傳輸和監(jiān)控管理。整體上面臨著信息存儲量大、信息傳輸速率要求高等特點，因此，整個機(jī)場NB-IoT網(wǎng)關(guān)的使用環(huán)境較為復(fù)雜，單一的處理器模式不能夠滿足其信息處理的總需求量。因北京首都機(jī)場動力能源有限公司智能網(wǎng)關(guān)框架主要是采用雙處理器的模式，采用i.MX 6UltraLite芯片，滿足對網(wǎng)關(guān)中海量數(shù)據(jù)的采集、存儲和運算控制等進(jìn)程。這一核心處理器的驅(qū)動力主要來自于外接電源，是因為在NB-IOT技術(shù)支持下，其對于能源的消耗較小，不需要設(shè)計特殊的電源。但是，為了確保整個機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)的全時性，項目設(shè)計中采用了兩種供電運行模式，當(dāng)利用外接電源供電時，則采用STM32L152芯片，支持電池轉(zhuǎn)換。

2? ? 基于NB-IoT機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)

框架架構(gòu)設(shè)計等于是機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)的主要骨骼，而要想這一智能網(wǎng)關(guān)發(fā)揮實際作用，則需要為其注入相適應(yīng)的軟件系統(tǒng)。在軟件的整體設(shè)計中，既可以通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，也可以通過有線網(wǎng)絡(luò)的方式接入互聯(lián)網(wǎng)，這確保了機(jī)場各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入的全時性，避免了接入延遲等問題。該軟件設(shè)計整體運行順暢，數(shù)據(jù)獲取操作快速。

（1）Kernel軟件發(fā)揮了整個軟件結(jié)構(gòu)的核心作用，貫穿連接所有的網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及數(shù)據(jù)服務(wù)中心，形成一整個Windows服務(wù)系統(tǒng)。Kernel軟件還負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的連接、管理和數(shù)據(jù)收集等，其他的管理軟件是通過Kernel軟件實現(xiàn)信息傳輸和接收的。Kernel軟件可謂是整個軟件系統(tǒng)的“靈魂”。

（2）鑒于NB-IoT技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸特點，所有的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備在接入到Kernel軟件之前，需要對各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將形式各異的網(wǎng)關(guān)設(shè)備信息通過“協(xié)議轉(zhuǎn)換組件”轉(zhuǎn)變成為Windows服務(wù)軟件，于運行后臺。

（3）“客戶端配置管理軟件”發(fā)揮著監(jiān)控組態(tài)程序的作用。對所有網(wǎng)關(guān)設(shè)備的運行以及設(shè)備的功能運作情況、采集點以及儀表等設(shè)備實現(xiàn)監(jiān)督，并且根據(jù)監(jiān)督得到的數(shù)據(jù)完成科學(xué)、合理的配置。

（4）“Web平臺服務(wù)管理軟件”是展示平臺。該軟件將網(wǎng)關(guān)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和分享，按照一定的方式展現(xiàn)在平臺上。軟件還具有查詢、統(tǒng)計、報警等功能，平臺軟件在主流瀏覽器（360，firefox，google等）的支持下完成數(shù)據(jù)的展示和瀏覽功能。

（5）平臺服務(wù)軟件則是設(shè)置數(shù)據(jù)上傳周期的軟件。數(shù)據(jù)信息具有實效性特點，平臺服務(wù)軟件設(shè)置數(shù)據(jù)上傳的周期，確保所有數(shù)據(jù)都能夠在第一時間上傳給Kernel軟件，流入到需要應(yīng)用數(shù)據(jù)的地方。

3? ? 基于NB-IoT機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)的電源設(shè)計與實現(xiàn)

在NB-IoT的機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)框架構(gòu)建以及軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)項目能夠滿足整個機(jī)場的所有信息數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用目的。最重要的還有電源的設(shè)計和實現(xiàn)，確保智能網(wǎng)關(guān)能夠24 h無間隙使用。在項目研發(fā)中，基于對整個智能網(wǎng)關(guān)的架構(gòu)和軟件運行的能量需求預(yù)估，可以發(fā)現(xiàn)，整個智能網(wǎng)關(guān)電流主要由3個項目組成：控制單元待機(jī)電流（20 μAh）、控制單元激活功耗（激活一次348 μAh）、NB功耗（發(fā)射一次1.2 mAh），對此，配備一個外置12 V/3 A適配器，之后根據(jù)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的報送次數(shù)，選擇不同使用年限規(guī)格的電池容量。如一天上報一次，一年所需要的電池容量為1 500 mAh。

4? ? 結(jié)語

隨著生活質(zhì)量的提升，飛行出行已經(jīng)成為公共交通模式中的重要組成部分，如何提高飛行體驗并帶來更好的飛行服務(wù)已經(jīng)成為機(jī)場運行的重要內(nèi)容。在信息時代，打造智慧機(jī)場、營造智能網(wǎng)關(guān)勢在必行?；贜B-IoT的機(jī)場智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計和實現(xiàn)，需要通過系統(tǒng)框架架設(shè)，設(shè)計相匹配的軟件，選擇相適應(yīng)的硬件設(shè)施，最后組建形成能夠量產(chǎn)的NB-IoT網(wǎng)關(guān)，滿足機(jī)場正常運行的需求。

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